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1、毕业综合实践任务书课题类型：毕业设计 课题名称：PLC改造T68镗床电气控制系统 系 部：电气工程系 专 业：电气技术 班 级： 学生姓名： 指导老师： 日 期：2012-4-11 摘 要为提高镗床控制电路的稳定性和自动化程度，延长镗床的使用寿命，降低机床的故障。分析了T68镗床的机械、电气控制原理，保留镗床主电路由PLC取代复杂的电气连线控制，设计出由PLC为镗床的控制电路。该系统开发周期仅为一周，期间完成了将镗床的控制电路用PLC梯形图实现，大大的简化了电路，从而降低机床的故障、更加便于控制、也降低了维修的难度。关键词： 三菱PLC；镗床；控制电路改造目 录引言 4第一章 T68镗床电气控
2、制系统的PLC改造设计51.1设计要求51.2设计思路51.3设计目的5第二章T68卧式镗床的基本结构及工作原理62.1卧式镗床的概述及加工范围62.2 T68卧式镗床的基本结构及工作原理62.3T68卧式镗床主要技术参数62.4电力拖动及控制特点72.5PLC改造方案82.6梯形图程序的设计方案82.7设计流程图说明9第三章 T68卧式镗床的电气元件表11第四章 PLC的I/O口分配124.1输入输出分配124.2PLC硬件接线图13第五章 梯形图程序第六章 调试说明14第六章 调试说明176.1主轴正转低速176.2主轴正转高速176.3主轴正转点动176.4主轴反转低速176.5主轴反转
3、高速176.6主轴反转点动176.7正向反接制动186.8反向反接制动186.9主轴变速和进给变速控制186.10联锁保护装置19第七章 机床面板电气线路安装207.1机床面板对电气线路的基本要求207.2机床线路图的种类207.3机床电气线路的安装步骤20第八章 PLC的安装218.1安装环境218.2PLC的固定218.3电源接线218.4接地228.5直流24V接线端228.6输入接线注意点22结束语23致 谢23参考文献24引 言 镗床是一种精密加工机床。它主要用于加工工件上的精密圆柱孔。按用途的不同，镗床可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等。其中卧式镗床的用途很广，除了对各种复杂的大
4、型工件，如箱体零件、机体等的镗孔以外，还可以完成钻、扩、铰孔、车削内外螺纹，用丝锥攻丝，车外圆柱面和端面，用端铣刀与圆柱铣刀铣削平面等多种工序。因此在这种镗床上，工件一次安装后，即能完成大部分表面的加工，有时甚至可以完成全部的加工，特别是在加工大型及笨重的工件时具有优势。其中T68镗床的电气控制是由2台电动机，主轴电机M1拖动主轴的旋转和工作进给，M2电动机实现工作台的快移，M1电动机是双速电动机，低速是接法，高速是YY接法，主轴旋转和进给都由齿轮变速，停车时采用了反接制动，主轴和进给的齿轮变速采用了断续自动低速冲动。从70年代初开始，不到三十年时间里，PLC生产发展成了一个巨大的产业，据不完
5、全统计，现在世界上生产PLC及其网络的厂家有二百多家，生产大约有400多个品种的PLC产品。而如今，对旧有机床进行PLC改造已经非常普遍，针对于旧有的机床，其电气控制为继电控制，而在继电控制中，接触触点多，所以故障也多，操作人员维修任务较大，机械使用率较低。本课题来源于生产实际的需要，对于T68镗床用PLC改造其继电器控制电路，克服了以上缺点，降低了设备故障率，提高了设备使用率。研究这一课题的目的和意义有以下几点：1）、将所学的知识得以综合的应用，2）、将所学的知识与实践相结合，3）、近年来PLC机在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势，是其它
6、工控产品难以比拟的。用PLC控制技术对镗床的控制电路实施改造，则具有普遍的技术及经济意义，4）、提高镗床控制电路的稳定性和自动化程度，5）、通过PLC改造后，可以延长镗床的使用寿命，还可以降低机床的故障、更加便于控制、方便维修等各种好处。采用PLC实现T68镗床电气控制时，照明、电源指示灯、低压备用电源插座及控制电源变压器及相关电路保持原电路配置连接。继电一接触器系统中按钮、速度继电器、行程开关为PLC 的输入设备，接触器线圈及指示灯为PLC的输出设备。为了节省PLC的IO点数，SQ1、SQ2的常开触点并联，SQ3、SQ4的常开触点串联，SQ3、SQ4的常闭触点并联，SQ5、SQ6的常开触点并
7、联之后接在PLC的输入端。经过这样处理后，仅需要14个输入点，7个输出点，又基于三菱的PLC在市场上被广泛使用且价格便宜，适用于经济型的改造，因此，我选用三菱型号为FX2N-32MR的PLC。第一章 T68镗床电气控制系统的PLC改造设计1.1设计要求（1）对T68镗床电气控制的实物了解，熟悉其工作原理。（2）通过实物连线画其相应的电气接线图。（3）通过原理图对镗床电气部分进行PLC的设计改造。（4）对改造后进行调试、改进并画出改造后的PLC接线图。（5）编写说明书设计小结。1.2设计思路通过对T68镗床电气所有硬件部分接线方式的了解与认识，从实际连线出发掌握镗床的工作原理以及各机械部件的动作
8、方式。然后按照其接线画出相应原理图，并对其进行注释。对原理图作进一步的分析，将所有的机械动作原件（接触器、继电器、按钮等）转换成以PLC的软件控制（即软触点换成硬触点）。设计PLC的梯形图，要求与原有电气部分控制的工作原理相同。1.3设计目的在工业控制领域，为了实现弱电对强电的控制，使机械设备实现预期的要求，继电器系统曾被广泛使用并占主导地位。虽然它具有结构简单、易学易懂、价格便宜的优点，但其控制过程是由硬件接线的方式实现的。如果某一个继电器损坏，甚至仅仅是一对触点接触不良，就可能造成系统的瘫痪，而故障的查找和排除又往往是困难的，需要花费很长时间。如果产品更新换代，则需要改变整个系统的控制周期
9、。可见，继电器控制系统存在着可靠性低、适应性差的缺点，给人们在使用上带来很大的不便和遗憾。而机床作为工作母机，对电气的控制也有了很高的要求必须有很强的抗干忧能力，运行可靠，并且简化电气控制方式，提高机床电气的使用寿命。因此根据实际生产需要对镗床的控制电路进行PLC改造。第二章T68卧式镗床的基本结构及工作原理2.1卧式镗床的概述及加工范围镗床是一种精密加工机床。它主要用于加工工件上的精密圆柱孔。按用途的不同，镗床可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等。其中卧式镗床的用途很广，除了对各种复杂的大型工件，如箱体零件、机体等的镗孔以外，还可以完成钻、扩、铰孔、车削内外螺纹，用丝锥攻丝，车外圆柱面和端面
10、，用端铣刀与圆柱铣刀铣削平面等多种工序。因此在这种镗床上，工件一次安装后，即能完成大部分表面的加工，有时甚至可以完成全部的加工，特别是在加工大型及笨重的工件时具有优势。2.2 T68卧式镗床的基本结构及工作原理T68镗床的工作原理大致可分为主轴的移动运动、工作台的回转运动、上滑座、下滑座的移动运动、主轴箱的升降运动、正反向机动进给运动、快速移动运动。如上所述的这些运动主要靠电磁伐、离合器来实现转换，如要实现某个运动必须使它所对应的某个电磁阀或离合器动作，除此之外就是添加各运动中的正负限位开关，这主要是起到各运动在动作时的保护作用。2.3T68卧式镗床主要技术参数镗轴直径（mm）：130主轴最大
11、钮矩（N.m）：3136主轴最大转向力（N）：31360主轴最大行程（mm）：900工作台工作面积（mm）：1600*1400镗床主轴部件结构图（附件5）主电机功率（kW）：15机床重量（kg）：25500镗床外观图（附件4）图1-1是卧式镗床的外观图。它主要是由床身、主轴箱、前立柱、带后支承的后立柱、下滑座、上滑座和工作台等部分组成。加工时，刀具装在主轴箱的镗轴和平旋盘上，由主轴箱获得各种转速和进给量。主轴箱可沿前立柱的导轨上下移动。工件安装在工作台上，可与工作台一起随下滑座或上滑座作纵向或横向移动。此外，工作台还可绕上滑座12的圆导轨的水平面内调整至一定的角度位置，以便加工互成一定角度的孔
12、。装在镗轴上的镗刀还可随镗轴作轴向运动，以实现轴向进给或调整刀具的轴向位置。当镗杆及刀杆伸出较长时，可用后立柱上的去承来从左端加以支承，以增加刀杆及镗轴的刚性。当刀具装在平旋盘径向滑板的径向刀架上时，径向带着刀具径向进给，可车削端面。2.4电力拖动及控制特点T68型镗床的主运动与进给运动由同一台双速电动机M1拖动，各方向的运动由相应手柄选择，各自的快速移动由另一台电动机M2拖动。上述运动对T68型卧式镗床控制提出了以下要求。（1）为了适应各种工件的加工工艺要求，主轴旋转和进给都应有较大的调速范围。因此，该机床采用双速笼型异步电动机M1作为主拖动电动机，并采用机电联合调速，这样既扩大了调速范围又
13、使机床传动机构简化。（2）进给传动和主轴及花盘旋转采用同一台电动机拖动，由于进给运动有几个方向(主轴轴向、花盘径向、主轴垂直方向、工作台横向、工作台纵向)，所以要求电动机能正反转，并有高、低速度选择。高速运转应先低速起动，各方向的进给应有电气联锁。（3）进给方向均能快速移动。因此，该机床采用另一台快速电动机M2拖动，正反两个方向都能短时点动。（4）为适应调整需要，要求主拖动电动机应能正反向点动，并且带有制动。为此，该机床采用电磁铁带动的机械制动装置。2.5PLC改造方案采用PLC实现T68镗床电气控制时，照明、电源指示灯、低压备用电源插座及控制电源变压器及相关电路保持原电路配置连接。继电一接触
14、器系统中按钮、速度继电器、行程开关为PLC 的输入设备，接触器线圈为PLC的输出设备。为了节省PLC的IO点数，SQ1、SQ2的常开触点并联，SQ3、SQ4的常开触点串联，SQ3、SQ4的常闭触点并联，SQ5、SQ6的常开触点并联之后接在PLC的输入端。经过这样处理后，仅需要13个输入点，7个输出点，因此，又基于三菱的PLC在市场上被广泛使用且价格便宜，适用于经济型的改造，因此，我选用三菱型号为FX2N-32MR的PLC。2.6梯形图程序的设计方案T68镗床的PLC梯形图程序参照T68镗床电气控制线路附件3：T68电气控制图设计。采用继电一接触器控制移植法设计梯形图程序。（1）设置中间单元在梯形图中，为简化电路，多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，在梯形图中设置用该电路控制的中间继电器。（2）设计梯形图时以线圈为单位，分别考虑继电器电路图中每个线圈受到哪些触点和电路的控制，然后画出相应的等效梯形图电路。（3） 常闭触点提供的输入信号的处理设计输入电路时，尽量采用常开触点。如果只能用常闭触点，梯形图中对应触点的常开，常闭类型
